Filtro Rebreather

Rebreathers Diving Center

Il Filtro CO2

IL CANISTER

Il filtro è costituito da un cestello (canister) che contiene il
materiale chimico assorbente

che generalmente è in forma granulare.

TIPOLOGIE DI CANISTER

Esistono varie tipologie di canister, ognuna sviluppata alla ricerca di una maggiore efficienza.

L’assiale a camicia, per esempio ha un maggior isolamento rispetto alla freddo della temperatura
ambientale, la presunta maggior efficienza del filtro radiale è ancora da dimostrare, ma soprattutto
L’efficienza del filtro dipende da molti fattori legati alla progettazione del loop del rebreather.

A monte dell’efficienza c’è la necessità di sapere l’effettiva autonomia del filtro in immersione: non

importa aumentare le dimensioni di un serbatoio di carburante se poi non abbiamo un indicatore di livello

IL Prodotto assorbente

Si tratta di un composto chimico molto alcalino in grado di neutralizzare l'anidride
carbonica. Generalmente è in forma granulare ed i vari prodotti hanno una formulazione
abbastanza simile tra loro.

I principali elementi chimici che partecipano alla reazione sono: Idrossido di Calcio (oltre il
70%), idrossido di sodio (circa 3%) , Idrossido di potassio (circa 1%) ed acqua (16-20%).

L'assorbimento vero è proprio è operato dall'idrossido di Sodio, un prodotto altamente
caustico: è per questo motivo che la sua percentuale nel composto è stata ridotta.

La Zona di Reazione

Una volta innescata la reazione nel filtro, si possono distinguere tre zone diverse nel materiale filtrante:
la prima ove il materiale è ormai esaurito, la seconda che è sede della reazione
e la terza ove il materiale chimico è ancora integro.

Durante l’immersione, la zona di reazione

percorre la lunghezza del canister

A valle della zona di reazione la CO2 è statacompletamente assorbita, mentre nella zona di reazione è ancora
presente.
La zona di reazione non è parte della riserva utile, perchéquesta zona, anche se contiene una certa quantità di
materiale attivo, c'è un certo passaggio di CO2, quindi quando la zona direazione raggiunge l'estremità del filtro
la CO2 comincia a "passare”ed il filtro non funziona più (Breakthrough).

Ampiezza della zona di reazione dipende da:

1) Densità del Gas, quindi profondità

2) Temperatura ambiente (dell'acqua)

3) Velocità di passaggio del gas, VRM (CES)

L'ampiezza della zona di reazione influenza enormemente la durata del filtro:
L’allungamento della zona di reazione porta ad una minore durata del filtro.

L'autonomia del filtro si esaurisce quando la zona di reazione arriva all'estremità del cestello,
perché a questo punto la CO2 comincia a passare.

Le condizioni di immersione e di sforzo operativo portano ad un allungamento della zona di reazione,
quindi ad una diminuzione dell’autonomia del filtro.

La CO2 prodotta non varia con la profondità ed è quasi uguale all'O2 metabolizzato.
Le molecole di CO2 prodotte sono sempre le stesse, ma in profondità la densità del gas
aumenta e così anche la quantità di molecole di gas presenti nel filtro, di conseguenza le molecole
di CO2 sono diluite in un gas più denso, in altre parole sono "circondate” dalle molecole degli altri gas
(ossigeno ed inerte) che tendono ad ostacolare il contatto tra CO2 e grani di prodotto assorbente,
pertanto la reazione è rallentata, la zona di reazione è più estesa e la zona utile residua diminuita.

Channeling

Il fenomeno del “Channeling” consiste nella formazione di una corsia preferenziale nel passaggio
del gas nel filtro a causa della formazione di una zona che oppone minore resistenza al flusso,
in genere si forma in corrispondenza della pareti lisce del canister ove c’è maggior spazio tra un
granulo e l’altro.

Ciò può essere dovuto ad un errore progettuale o scarsa compattazione dei granuli

Il Channeling crea un allungamento totale o importante della zona di reazione con conseguente

sfondamento della barriera filtrante (Breaktrough)

Contrariamente a quanto in molti sono soliti pensare, il Channeling è un fenomeno che riguarda
anche i filtri radiali, infatti, anche i filtri radiali hanno pareti di delimitazione lisce in grado di formare
canalizzazioni

Ricarica del canister

La ricarica del canister deve essere eseguita osservando scrupolosamente le indicazioni

del costruttore, errori durante la preparazione comportano la parziale o totale inefficienza del filtro

Il materiale assorbente NON è riusabile

Un errore gravissimo è quello che si fa svuotando la calce sodata dal filtro per rimetterla
nella tanichetta con lo scopo di conservarla meglio per riusarla in seguito.
In questo modo si mischiano i grani esauriti e si creano zone di inefficienza disposte casualmente.


Ciò avviene anche se il materiale assorbente è stato usato per un tempo breve!

Se il prodotto assorbente è stato usato per poco e si vuole riusarlo per l’immersione successiva,
Bisogna lasciarlo nel canister ed annotare e ore d’uso, purché l’intervallo tra le immersioni sia
limitato a pochi giorni e sia garantita la tenuta stagna del canister dal contatto con l’aria esterna.

Questa pratica è comunque da evitare in caso di immersioni profonde e
comunque con obblighi di decompressione

Un errore GRAVISSIMO

Togliere il materiale assorbente parzialmente usato, allo scopo di conservarlo o farlo asciugare, è una pratica

pericolosa, in tal modo si crea una frammentazione della zona di reazione, quindi una strada alla CO2 verso
l'uscita del filtro....ergo nel circuito respiratorio del rebreather e del subacqueo!


Molti incidenti da CO2 sono proprio dovuti a questo tipo d'errore!

Autonomia del filtro

Il filtro è testato dal costruttore con un flusso di gas pari a 40 lt/min e un flusso di CO2 pari a 1,6 lt/min

in modo da simulare condizioni pesanti di sforzo operativo.
Anche la temperatura ambiente di 4°C è scelta per simulare condizioni d’uso gravose, sebbene non estreme.
Ragionevolmente, non si può pensare di protrarre un’immersione in queste condizioni per ore.

Il tempo di autonomia è sancito dall’innalzamento della PCO2 a 5 mb, cioè al verificarsi del Breaktrough

Autonomia reale del filtro

In mancanza di strumenti di monitoraggio si considera che, date le condizioni gravose, il filtro debba durare almeno
quanto scaturito dai test, e si considera questa come autonomia massima, partendo dal presupposto che le
condizioni d’immersione sono in genere molto meno gravose.

In realtà possiamo dedurre l’autonomia dalla posizione della zona di reazione, infatti a causa della reazione
esotermica, questa è più calda e può quindi essere monitorata tramite sensori termici.

Monitoraggio del profilo della temperatura

In realtà non è sufficiente inserire dei sensori e misurare la temperatura nelle varie posizioni, in quanto il calore si
Propaga sia in avanti sia indietro, alterando le misure, quindi è necessario un algoritmo in grado di stabilire la
temperatura delle singole posizioni mediante un analisi dei dati.
Questi algoritmi sono stati sviluppati dalla US Navy e dalla NASA.

Per ora i rebreathers che adottano questo monitoraggio sono il Sentinel ed il rRevo

Lettura dei dati del profilo di temperatura

Il profilo temperature in genere è mostrato con un grafico a barre sul monitor del rebreather, le barre
possono anche cambiare colore per mostrare che la temperatura minima è stata raggiunta

Avarie del filtro

Il monitoraggio della zona di reazione non garantisce il rilevamento di problemi diversi, come lo channeling
o errori sul riempimento della cartuccia, per altri problemi è necessario il monitoraggio della PCO2 tramite

un sensore, anche questo valore, con eventuale allarme, è mostrato nel display del rebreather.

Sicurezza totale

Oltre ai controlli sul filtro è comunque necessario predisporre una sicurezza passiva in caso di ipercapnia.

La CO2 in profondità ha un effetto immediato per il quale non è possibile avere un’apnea che consenta di
passare ad un bailout esterno uscendo dal loop, pertanto è fondamentale avere l’erogatore del CA inserito
nel loop (BOV-Bailout Valve). Il BOV è alimentato dal diluente e date le dimensioni della bombola è anche
necessario poter inserire nella linea LP la bombola del bailout esterno